Kondensation induzierte Delamination von nanoskaligen hydrophoben Filmen

Zusammenfassung Die Dampfkondensation ist ein entscheidendes Phänomen, das die Effizienz vieler Prozesse bestimmt. Insbesondere die Tropfenbildungskondensation auf hydrophoben Dünnschichten (≈100 nm dick) hat das Potenzial, bemerkenswerte Wärmeübertragung zu erreichen. Allerdings hat die mangelnde Haltbarkeit dieser Dünnschichten Anwendungen seit einem Jahrhundert eingeschränkt. Obwohl der Abbau durch Dampfkondensation als "Blasenbildung" beschrieben wurde, gibt es kein zufriedenstellendes Verständnis, das die treibende Kraft für die Delamination der Filme elucidieren kann. Hier wird gezeigt, dass nanoskalige Löcher in hydrophoben Filmen die Quelle der Blasenbildung sind. Durch das Erzeugen künstlicher Löcher mittels Nanoindentation in dünnen (30 bis 500 nm dicken) fluorierten hydrophoben Filmen wird demonstriert, dass Wasserblasen an den Löchern während der Kondensation initiiert werden können. Es wird experimentell gezeigt, dass Dampf durch das nanoskalige Loch zur Blase transportiert wird und die treibende Kraft für die Delamination der kapillar erzeugte Druck ist, der an dem Loch durch die fixierte Flüssigkeits-Dampf-Grenzfläche entsteht. Die hier präsentierten Techniken und Erkenntnisse werden zukünftige Arbeiten an polymeren Dünnschichten informieren und deren dauerhaften Entwurf für eine Vielzahl von Anwendungen ermöglichen.